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1、UOP催化裂化反应技术的应用第35卷第3期石油与天然
2、l【化工CHEMICALENGINEERINGOFOIL&GAS2llUOP催化裂化反应技术的应用赵海军赵峰王玉林(中石油大港石化公司)摘要大港石化公司以提高装置总液体收率,降低生焦率为目的,采用美国UOP公司催化裂化反应技术对l20×10't/a重油催化装置进行了改造,主要包括VSS密闭旋分系统(提升管出口旋转式快分),优混喷嘴,高效汽提挡板等多项技术.UOP催化裂化反应技术的应用,对降低生焦与干气起到了明显作用.但由于改造后原料变重,原料预热
3、温度及再生温度的升高,处理量的大幅度增加,致使操作条件相对苛刻,产品分布相对较差.同时,对改造前后反应系统结焦的状况发生了新的变化.需要认真进行研究.关键词催化裂化提升管旋分器产品分布技术改造中国石油天然气股份有限公司大港石化分公司(以下称大港石化公司)120×10t/a重油催化装置,由中石化北京设计院设计,于1996年12月底建成投产.其形式为三器并列两段再生,提升管反应器,原设计提升管出口设有蝶式快分,反应进料喷嘴为靶式喷嘴.1996年12月投产以来.随着原料不断的恶化,装置产品分布不断恶化,装置加工能
4、力受到很大限制.为改善产品分布,提高装置加工能力,装置于2000年6～8月份采用VSS密闭旋分为核心的UOP技术.对120×10t/a重油催化裂化装置反应系统进行了改造.1UOP催化裂化反应技术改造内容美国UOP公司于上世纪90年代末期,成功开发出VSS技术即以提升管出口旋转式快分技术为核心的反应技术,并成功进行了工业应用.大港石化公司于2000年6月份对装置进行UOP反应技术改造,8月份进行开工投产,主要改造的内容如下.1.1提升管末端快分技术一VSS技术VSS系统结构如图1所示.VSS系统工作的基本原理
5、是利用高速旋流产生的离心力实现油气和催化剂的快速分离.在提升管末端反应油气和催化剂经旋流快分导流管后,沿封闭罩内壁在离心力的作用下做高速螺旋运动,约转2.68圈后离心力减弱停止旋转.在旋转过程中反应油气和催化剂实现快速分离,约95%以上的催化剂进入旋分封闭罩下部密相床,经预汽提进入汽提段;反应油气和约5%颗粒较小的催化剂由于离心力小向封闭罩中心低压区积聚,被上升的汽提蒸汽与油气携带上升,经导流管快速进入沉降器顶部旋风分离器,进行再次分离.催化剂由料腿排至封闭罩外部稀相段,自由沉降后进入密相床经封闭罩窗CI向
6、下流向汽提段.由于窗CI处于密相密封,汽提段的蒸汽及油气只能向上经旋分封闭罩进入顶旋;旋分器外部的蒸汽及油气在防焦蒸汽,锥体松动蒸汽的作用下,经平衡管进入导流管.从VSS的工作过程可以看出,VSS系统的特点为:一是催化剂和反应油气分离快;二是反应油气导出快;三是下降催化剂的汽提快.由于具有以上"三快"的特点,使油气在沉降器的停留时间由大约20s减少至5s左右,大幅减少了油气在沉降器的二次反应,减少了焦炭和干气产率,同时会使沉降器的结焦有很大程度的改善.VSS系统的工作效率是由快分的效率和一级旋分的效率决定的
7、.采用VSS系统后,耍保证油浆系统的固体含量与传统旋分系统一致或更低,就要求VSS系统出IEI旋流快分的效率耍等于或大于传统快分效率与自由沉降的效率之和.影响VSS系统旋流快分的效率的主要因素是:①提升管出CI导流臂出CI的线速;②旋分罩的内径;③旋分罩内的截面速度等因素.从本质上讲,旋流快分就是一个旋风分离器,和一般的旋分212UOP催化裂化反应技术的应用器的影响效率的主要因素基本上是一致的,旋流臂出口的速度即相当于旋分入口速度,旋分罩内径即相当于简体内径.因此旋流臂出口的速度越大,旋分封闭罩内径越小,离
8、心力越大,效率越高.与传统旋分不同的是旋分封闭罩截面的速度相对较大.其速度越大,效率越低.据UOP有关资料介绍,当其速度大于3m/s时,VSS效率将大幅度下降.当截面上升的线速大于3m/s,催化剂将会基本上全部被提升至升气管进入顶旋,若超过顶旋料腿排料负荷就会发生跑剂.影响一级旋分效率的因素在此不再赘述,但是需要强调的是对于一级旋分入口速度在不同速度区间效率是不同的:7～9m/s是一个效率极低的区域;在7m/s以下旋转效果不好.但依靠重力沉降,也会保持较高的效率;11m/s以上是旋分基本上进入正常工作状态,
9、旋分效率得到了保证.1.2进料喷嘴一优混喷嘴大港此次改造选用8个OPTIMIX喷嘴,其中新鲜原料喷嘴6个,回炼油喷嘴2个.UOP优混喷嘴能够形成平面扇形雾化区,具有雾化颗粒小,粒径分布窄,喷嘴区流量均匀,雾化蒸汽用量少(1.5%一2.5%的进料量),压降(一343kPa)适中的特点.UOP优混喷嘴作用分三步进行,原料油进里层油管,同时蒸汽从外层套管进入.第一步原料油管顶部内锥形导叶的雾化;第二步切向流动的油气同套
